Основные типы структур

Структура кристалла — это конкретное расположение частиц в пространстве. Описывая структуру, надо указать вид и размер частиц и расстояния между ними. Но так как многие структуры сходны, можно иногда указать лишь относительное расположение частиц (атомов или атомных групп) в кристалле, а не абсолютные расстояния между ними. Так определяется структурный тип. Структуры кристаллов, принадлежащих к одному структурному типу, одинаковы с точностью до подобия. Чтобы описать конкретную структуру, надо указать структурный тип и параметры структуры. Рассмотрим некоторые основные типы структур.

В Международном структурном справочнике принята классификация по группам структур, которая в дальнейшем указывается в скобках при названии типа:

А — элементы;

В — соединения типа АВ (например, NаС1, СsСl)

С—соединения типа АВ₂ (СаF₂, ТiO₂);

D— соединения типа А_mВ_n (Аl₂ Oз);

Е — соединения, образованные больше чем двумя сортами атомов без радикалов или комплексные ионов (например, СuFeS);

Р — структуры соединений с двух- или трeхатомными ионами (KCNS,NaHF₂);

О — соединения с четырехатомными ионами (СаСОз, NaClO₃);

Н—соединения с пятиатомными ионами (CaSO₄*2H₂O,CaWO₄);

L — сплавы;

S — силикаты.

Разновидности типов внутри групп различаются номерами.

Кристаллическая структура меди (тип А).

В структурном типе меди кристаллизуются очень многие металлы: золото, серебро, никель, алюминий, кальций, торий, свинец, α-кобальт и др. Все эти металлы сравнительно мягкие, пластичные, легко обрабатываются. Многие из них образуют непрерывные ряды твердых растворов, например Аg-Аu, Сu-Аu. Структурой типа меди обладают также интерметаллические соединения: АuSb, Au₂Bi, Аu₂РЬ, Сu₂ Мg, и др.

Элементарная ячейка меди—кубическая, гранeцентрированная (ГЦК) (рис. 7.11, а). Атомы располагаются в вершинах и центрах граней F-ячейки. На элементарную ячейку приходится 4 атома. Каждый атом окружен 12 ближайшими атомами, к. ч. = 12. Координационный многогранник — кубооктаэдр (рис. 7.11,б).

Плоскости зеркального отражения т проходят параллельно грани элементарной ячейки и диагоналям граней (рис. 7.12). Пространственная группа FтЗт.

В структуре имеется одна правильная система точек с кратностью 4. Координаты всех атомов в ячейке, т. е. базис: [[000]], [[1/2, 1/2, 1/2]], [[1/2, 0, 1/2]], [{0, 1/2, 1/2]].

а	б
в
Рис. 7.11 Структура меди: а — элементарная ячейка с выделенными злементарными трансляциями; б —две элементарные ячейки с выделенным координационным кубооктаэдром; в — положение октаэдричетких и тетраэдрическнх пустот

Плотнейшие слои {111} перпендикулярны осям 3, т. е. направлениям <111>; каждый атом в слое окружен шестью атомами. Эти слои сочетаются между собой тоже плотнейшим образом: атом одного слоя ложится в лунку между тремя атомами предыдущего слоя. Плотнейшая упаковка—кубическая, трехслойная АВСАВС.... Все пустоты между шарами не заполнены (рис. 7.11,в). Центры октаэдрических пустот находятся на серединах ребер и в центре кубической элементарной ячейки, а центры тетраэдрических пустот—в серединах каждого из восьми октантов, на которые мысленно можно разделить кубическую ячейку.

Дата добавления: 2014-01-07